La(FexSi1-x)13及Gd5Si2Ge2-xFex合金组织结构与磁制冷性能的研究

论文摘要

近年来发展的磁制冷技术以其环保、节能等优点受到了广泛关注,已经有替代气体压缩制冷的趋势。磁制冷技术中的一个关键问题是在不同温度区间找到具有较大磁热效应的磁制冷材料。已有的研究结果表明,La(FexSi1-x)13及Gd5Si2Ge2-xFex在不同温区是较为理想的磁制冷工质材料。本实验通过X射线衍射分析、SEM观察、EDS分析、M-T和M-H曲线的测量,研究了La(FexSi1-x)13及Gd5Si2Ge2-xFex系列合金不同成分的组织结构和磁制冷性能。结果表明,在La(FexSi1-x)13（x=0.88,0.89,0.90,0.91,0.92）系列合金中,随着Fe含量的增加条状组织有所减少;在Gd5Si2Ge2-xFex（x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1）系列合金中,随着Fe含量的增加晶界变得更为明显。对Gd5Si2Ge2-xFex（x=0.25, 0.5, 0.75, 1）进行了微区成分分析,结果表明Fe对Ge的替代主要在晶界发生偏聚。实验测得了La(FexSi1-x)13（x=0.88,0.89,0.90,0.91,0.92）的居里温度,Fe含量的增加使得居里温度有所下降;选取适当温度测定了La(FexSi1-x)13（x=0.88,0.89,0.90,0.91）系列合金样品的M-H曲线,并计算了合金的最大磁熵变。结果表明当x=0.90时在居里温度附近188K处有最大磁熵变26.75J/（kg·K）;实验测得了Gd5Si2Ge2-xFex（x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1）系列合金的居里温度,Fe对Ge的替代使得居里温度上升;选取适当温度测定了Gd5Si2Ge2-xFex（x=0, 0.25, 0.5, 0.75）系列合金样品的M-H曲线,并计算了合金的最大磁熵变,结果表明Fe对Ge的替代虽然能提高居里温度,但同时导致最大磁熵变下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 磁制冷技术
• 1.2 磁热效应的热力学基础
• 1.3 磁制冷过程
• 1.3.1 磁制冷循环过程
• 1.3.2 磁制冷实现过程
• 1.4 常用磁制冷材料
• 1.4.1 20K以下的磁制冷材料
• 1.4.2 20-80K温区的磁制冷材料
• 1.4.3 80K以上至室温的磁制冷材料
• 1.5 磁制冷材料的表征和测试方法
• 1.5.1 磁制冷材料的表征
• 1.5.2 磁热效应的测试方法
• 1.6 选题意义
• 1.7 研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验流程及实验材料
• 2.2 合金的熔炼及热处理
• 2.3 XRD分析
• 2.4 SEM及EDS分析
• 2.5 磁性能的测定
• 2.5.1 测量磁热效应的方法
• 2.5.2 PPMS及VSM基本原理
• 2.5.3 M-T及M-H曲线的测量
• xSi_1-x)₁₃ 的组织结构与磁热效应'>第3章 La(Fe_xSi_1-x)₁₃的组织结构与磁热效应
• xSi_1-x)₁₃ 的XRD分析结果'>3.1 La(Fe_xSi_1-x)₁₃的XRD分析结果
• xSi_1-x)₁₃ 的SEM分析结果'>3.2 La(Fe_xSi_1-x)₁₃的SEM分析结果
• xSi_1-x)₁₃ 的磁制冷性能'>3.3 La(Fe_xSi_1-x)₁₃的磁制冷性能
• 3.3.1 居里温度的测量
• 3.3.2 等温磁化曲线
• 3.3.3 磁熵变
• 3.4 本章小结
• 5Si₂Ge_2-xFe_x的组织结构与磁热效应'>第4章 Gd₅Si₂Ge_2-xFe_x的组织结构与磁热效应
• 5Si₂Ge_2-xFe_x的XRD分析结果'>4.1 Gd₅Si₂Ge_2-xFe_x的XRD分析结果
• 5Si₂Ge_2-xFe_x的SEM及EDS分析结果'>4.2 Gd₅Si₂Ge_2-xFe_x的SEM及EDS分析结果
• 4.2.1 SEM分析结果
• 4.2.2 EDS分析结果
• 5Si₂Ge_2-xFe_x的磁制冷性能'>4.3 Gd₅Si₂Ge_2-xFe_x的磁制冷性能
• 4.3.1 居里温度的测量
• 4.3.2 等温磁化曲线
• 4.3.3 磁熵变
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢